專利名稱：一種納米鎳粉的制備方法
技術領域：
一種納米鎳粉的制備方法，屬于粉末冶金技術領域。
背景技術：
鎳是一種銀白色的金屬具有磁性、導電性和較好的化學穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性。納米鎳粉由于表面活性高、表面純度高、無微孔滲透、比表面積大，具有極大的表面效應和體積效應，是一種新型、高效、高選擇性的加氫催化劑。由于具有磁性能，納米鎳粉可用作磁性材料；此外納米鎳粉對金屬碳化物(如WC、TiC、TaC等)及石墨等具有良好的潤濕性和很好的壓制性能、燒結(jié)性能，因而是一種重要的硬質(zhì)合金和金剛石胎體粘結(jié)金屬粉末材料；納米鎳粉具有良好的導電性，成本低，被廣泛應用于導電漿料、多層陶瓷電容器及鎳鎘電池等。因此納米鎳粉在催化劑、燒結(jié)活化劑、導電漿料、電池、硬質(zhì)合金等方面具有廣闊的應用前景。
我國有豐富的鎳資源和強大的冶煉能力。汽車、電子、機械、信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭令世人矚目，鎳粉的應用領域不斷拓寬。如能在鎳粉特別是在超細鎳粉的制備和應用上有進展，對充分利用資源、提高經(jīng)濟效益，縮短與發(fā)達國家間的差距都具有重要意義。
文獻調(diào)查的結(jié)果表明，冷凍干燥技術制備納米鎳粉的研究，至今國內(nèi)外還沒有相關報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于它包括以下步驟(1)將硝酸鎳[Ni(NO)2·6H2O]溶液與碳酸納[Na2CO3]溶液混合可獲得沉淀，將其洗滌后，溶于氨水中，得澄清溶液；(2)使用通用氮氣噴槍，將上述澄清溶液分散在通用的液氮中預凍；(3)將上述液氮中預凍后的凍結(jié)物置于凍干機中進行真空干燥得到前驅(qū)體；(4)對上述干燥后的前驅(qū)體實行二次氫氣還原，氫氣流量為0.1立方米/小時～0.3立方米/小時，第一次在100℃～160℃還原，保溫1小時～7小時；第二次加熱到140℃～200℃，保溫2小時～6小時，得到納米鎳粉。
步驟(2)所述的氮氣噴槍，其壓力為2大氣壓～5大氣壓；步驟(3)所述的真空干燥，其中凍干機的執(zhí)行程序為在0分鐘～2500分鐘內(nèi)的工作壓力為300毫托～400毫托、溫度為-20℃～-12℃；在2500分鐘～3700分鐘內(nèi)的工作壓力為150毫托～180毫托、溫度為-11℃～-7℃；在3700分鐘～4500分鐘內(nèi)的工作壓力為80毫托～100毫托、溫度為-3℃～0℃；在4500分鐘～4700分鐘內(nèi)的工作壓力為0毫托～10毫托、溫度為15℃～25℃。
其中噴槍壓力和凍干程序的技術參數(shù)要求可以根據(jù)溶液的初始濃度和數(shù)量進行相應的調(diào)整。
本發(fā)明采用液氮預凍-冷凍干燥法，可以防止溶液組分的偏析和結(jié)晶，同時得到非晶態(tài)的粉末。再通過低溫兩次還原，得到納米級的晶粒尺寸的鎳粉。
從圖1的X衍射圖譜可以知道，最終產(chǎn)品的物相組成僅有鎳。
從圖2的場發(fā)射掃描電子顯微鏡的圖像可以看出，采用液氮預凍-冷凍干燥-氫氣還原的方法獲得的粉末大小分布均勻，顆粒約為50nm的粉末。
由此可知，用凍干法制備的粉體晶粒明顯細化，尺寸達到納米級，從而可提高表面活性、表面純度、比表面積，具有極大的表面效應和體積效應。


圖1本發(fā)明制備方法實例1的納米粉體X衍射圖譜；圖2本發(fā)明制備方法實例1的納米粉體FESEM像；具體實施方式
實例1取硝酸鎳[Ni(NO)2·6H2O]綠色晶體粉末50克溶于100毫升蒸餾水得綠色澄清溶液；另將碳酸納[Na2CO3]粉末10克溶于50毫升蒸餾水得無色澄清溶液；待兩種溶液澄清后，將兩者混合得淺綠色沉淀。將沉淀物用蒸餾水洗滌4次后，溶于90毫升氨水中，得深藍色澄清溶液。使用氮氣噴槍，噴槍壓力為5大氣壓，將澄清的混合溶液分散在液氮中。再將液氮冷凍的凍結(jié)物置于FTS公司FTD Dura-stop MP型凍干機中進行真空干燥，凍干機的執(zhí)行程序為在0～2500分鐘內(nèi)的工作壓力為300毫托、溫度為-12℃；在2500～3700分鐘內(nèi)的工作壓力為150毫托、溫度為-11℃；在3700～4500分鐘內(nèi)的工作壓力為80毫托、溫度為0℃；在4500～4700分鐘內(nèi)的工作壓力為0毫托、溫度為15℃；對凍干的前驅(qū)體實行二次還原。采用氫氣還原，氫氣流量為0.3立方米/小時，第一次在100℃還原，保溫7小時；第二次加熱到200℃，保溫4小時，得到晶粒尺寸為73.5nm的納米鎳粉。
實例2取硝酸鎳[Ni(NO)2·6H2O]綠色晶體粉末50克溶于100毫升蒸餾水得綠色澄清溶液；另將碳酸納[Na2CO3]粉末10克溶于50毫升蒸餾水得無色澄清溶液；待兩種溶液澄清后，將兩者混合得淺綠色沉淀。將沉淀物用蒸餾水洗滌4次后，溶于90毫升氨水中，得深藍色澄清溶液。使用氮氣噴槍，噴槍壓力為4大氣壓，將澄清的混合溶液分散在液氮中。再將液氮冷凍的凍結(jié)物置于FTS公司FTD Dura-stop MP型凍干機中進行真空干燥，凍干機的執(zhí)行程序為在0～2500分鐘內(nèi)的工作壓力為350毫托、溫度為-20℃；在2500～3700分鐘內(nèi)的工作壓力為180毫托、溫度為-10℃；在3700～4500分鐘內(nèi)的工作壓力為100毫托、溫度為-3℃；在4500～4700分鐘內(nèi)的工作壓力為8毫托、溫度為25℃；對凍干的前驅(qū)體實行二次還原。采用氫氣還原，氫氣流量為0.2立方米/小時，第一次在120℃還原，保溫4小時；第二次加熱到140℃，保溫6小時，得到晶粒尺寸為35.8nm的納米鎳粉。
實例3取硝酸鎳[Ni(NO)2·6H2O]綠色晶體粉末50克溶于100毫升蒸餾水得綠色澄清溶液；另將碳酸納[Na2CO3]粉末10克溶于50毫升蒸餾水得無色澄清溶液；待兩種溶液澄清后，將兩者混合得淺綠色沉淀。將沉淀物用蒸餾水洗滌4次后，溶于90毫升氨水中，得深藍色澄清溶液。使用氮氣噴槍，噴槍壓力為2大氣壓，將澄清的混合溶液分散在液氮中。再將液氮冷凍的凍結(jié)物置于FTS公司FTD Dura-stop MP型凍干機中進行真空干燥，凍干機的執(zhí)行程序為在0～2500分鐘內(nèi)的工作壓力為400毫托、溫度為-15℃；在2500～3700分鐘內(nèi)的工作壓力為170毫托、溫度為-7℃；在3700～4500分鐘內(nèi)的工作壓力為90毫托、溫度為-1℃；在4500～4700分鐘內(nèi)的工作壓力為5毫托、溫度為20℃；對凍干的前驅(qū)體實行二次還原。采用氫氣還原，氫氣流量為0.1立方米/小時，第一次在140℃還原，保溫3小時；第二次加熱到160℃，保溫3小時，得到晶粒尺寸為47.8nm的納米鎳粉。
實例4取硝酸鎳[Ni(NO)2·6H2O]綠色晶體粉末50克溶于100毫升蒸餾水得綠色澄清溶液；另將碳酸納[Na2CO3]粉末10克溶于50毫升蒸餾水得無色澄清溶液；待兩種溶液澄清后，將兩者混合得淺綠色沉淀。將沉淀物用蒸餾水洗滌4次后，溶于90毫升氨水中，得深藍色澄清溶液。使用氮氣噴槍，噴槍壓力為3大氣壓，將澄清的混合溶液分散在液氮中。再將液氮冷凍的凍結(jié)物置于FTS公司FTD Dura-stop MP型凍干機中進行真空干燥，凍干機的執(zhí)行程序為在0～2500分鐘內(nèi)的工作壓力為350毫托、溫度為-18℃；在2500～3700分鐘內(nèi)的工作壓力為160毫托、溫度為-9℃；在3700～4500分鐘內(nèi)的工作壓力為95毫托、溫度為-2℃；在4500～4700分鐘內(nèi)的工作壓力為10毫托、溫度為20℃；對凍干的前驅(qū)體實行二次還原。采用氫氣還原，氫氣流量為0.2立方米/小時，第一次在160℃還原，保溫1小時；第二次加熱到180℃，保溫2小時，得到晶粒尺寸為62.5nm的納米鎳粉。
權利要求
1.一種納米鎳粉的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)將硝酸鎳[Ni(NO)2·6H2O]溶液與碳酸納[Na2CO3]溶液混合可獲得沉淀，將其洗滌后，溶于氨水中，得澄清溶液；(2)使用通用氮氣噴槍，將上述澄清溶液分散在液氮中預凍；(3)將上述液氮中預凍后的凍結(jié)物置于凍干機中進行真空干燥得到前驅(qū)體；(4)對上述干燥后的前驅(qū)體實行二次氫氣還原，氫氣流量為0.1立方米/小時～0.3立方米/小時，第一次在100℃～160℃還原，保溫1小時～7小時；第二次加熱到140℃～200℃，保溫2小時～6小時，得到納米鎳粉。
2.根據(jù)權利要求1所述的納米鎳粉制備方法，其特征在于步驟(2)所述的預凍，其中氮氣噴槍，其壓力為2大氣壓～5大氣壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的納米鎳粉制備方法，其特征在于步驟(3)所述的真空干燥，其中凍干機的執(zhí)行程序為在0分鐘～2500分鐘內(nèi)的工作壓力為300毫托～400毫托、溫度為-20℃～-12℃；在2500分鐘～3700分鐘內(nèi)的工作壓力為150毫托～180毫托、溫度為-11℃～-7℃；在3700分鐘～4500分鐘內(nèi)的工作壓力為80毫托～100毫托、溫度為-3℃～0℃；在4500分鐘～4700分鐘內(nèi)的工作壓力為0毫托～10毫托、溫度為15℃～25℃。
全文摘要
本發(fā)明屬于粉末冶金技術領域。冷凍干燥技術制備納米鎳粉的研究，至今國內(nèi)外還沒有相關報道。本發(fā)明特征在于包括以下步驟將硝酸鎳[Ni(NO)
文檔編號B22F9/26GK1636655SQ20051000029
公開日2005年7月13日 申請日期2005年1月10日 優(yōu)先權日2005年1月10日
發(fā)明者聶祚仁, 席曉麗, 左鐵鏞 申請人:北京工業(yè)大學